Методы испытаний на усталость крупногабаритных конструкций с использованием резонансных режимов

• Автор: Бетковский, Юрий Яковлевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Дубна
• Количество страниц: 144 с. : ил.

ГЛАВА 1 ОБЩИЕ ПОДХОДЫ К РЕЗОНАНСНЫМ ИСПЫТАНИЯМ
1.1 Вывод основных соотношений
1.2 Внутренние силовые факторы колеблющейся балки
1.3 Методика рационального выбора вибровозбудителя и его расположения для испытаний на циклическую долговечность
1.4 Выбор параметров и места установки электрогидравлического вибровозбудителя
1.5 Выбор характеристик и расположения вибровозбудителя с использованием экспериментальных динамических характеристик
1.6 Экспериментальное определение динамических характеристик конструкции
1.7 Метод резонансных испытаний на усталость
ГЛАВА 2 ИССЛЕДОВАНИЯ УСТАЛОСТИ КОНСОЛЬНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
2.1 Динамические характеристики консолей с линейно распределенной массой. Соотношения для выбора вибратора
2.2 Реализация резонансного метода испытаний на усталость
2.2.1 Выбор средства возбуждения и точки возбуждения
2.2.2 Частотные испытания лопасти
2.2.3 Испытания изолированной лопасти на долговечность
2.2.4 Испытания лопасти в составе ветроколеса
2.3 Испытания балки постоянного поперечного сечения
2.4 Испытания лонжерона
ГЛАВА 3 ИСПЫТАНИЯ НА УСТАЛОСТЬ НЕЗАКРЕПЛЕННЫХ КОНСТРУКЦИЙ
3.1 Разработка метода
3.2 Методика расчёта динамических характеристик свободных балок

с линейным распределением масс
3.3 Динамические характеристики свободной балки с сосредоточенной массой
3.4 Испытания незакрепленного лонжерона
ГЛАВА 4 ИССЛЕДОВАНИЯ УСТАЛОСТИ ОСЕСИММЕТРИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ
4.1 Актуальность вопроса и направление исследований
4.2 Обоснование метода испытаний
4.3 Методика построения матриц коэффициентов влияния нагрузки
4.4 Методика определения напряжений при произвольных нагрузках
4.5 Объект испытаний и испытательная установка
4.6 Формирование матрицы коэффициентов влияния ступицы трехлопастного ветроколеса
4.7 Экспериментальное определение циклической долговечности
ступицы ветроколеса
ВЫВОДЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Проблема сопротивления усталости для современных машин, летательных аппаратов, транспортных средств, энергетического оборудования по-прежнему актуальна. Усталость во многом определяет назначенный ресурс конструкции, являющийся одним из основных технико-экономических показателей.
Подтверждение ресурса в ходе опытной эксплуатации в большинстве случаев неприемлемо и по соображениям безопасности и с экономической точки зрения, поскольку существенно увеличивает сроки доведения конструкции до стадии промышленного продукта и тем длительно омертвляет капитал и увеличивает сроки окупаемости.
При современном уровне знаний в области усталости лабораторные испытания являются наиболее эффективным средством для выявления слабых участков конструкции и установления назначенного ресурса [64]. Поэтому ресурс конструкции устанавливают на основании лабораторных испытаний [19, 32,39,40,41,64]. Испытания на усталость последовательно проводятся на образцах материалов, на элементах конструкций с деталями, создающими концентрацию напряжений, и на заключительном этапе на целых конструкциях. Часто испытаниям подвергаются только отдельные законченные части конструкций, прочность и сопротивление усталости которых являются определяющими [39]. Такими частями для самолётов и ракет в первую очередь являются крылья и оперение, шасси, узлы и устройства подвески грузов, воздушные винты; для вертолётов - лопасти и валы воздушных винтов, шасси и узлы подвески грузов; для ветроэнергетических установок - лопасти и ступицы ветроколёс.
Испытания на усталость законченных конструкций проводятся путём моделирования в лабораторных условиях внешних воздействий, в той или иной степени отражающих условия эксплуатации. Испытания проводятся либо в режиме резонанса испытуемой конструкции, либо при вынужденном возбуждении на частотах, далёких от резонанса.
V А

Мч >01
кУ-*0

4000
5000
Рис. 2.7.
Расчёт проведён из условия использования 90 % возможностей вибростенда по силе и перемещению.
2.2.2 Частотные испытания лопасти
При частотных и ресурсных испытаниях [8,43] лопасть, штатно закреплялась горизонтально на силовой плите толщиной 30 мм, соединённой с силовой колонной, которая была установлена на силовом полу. Измерение изгибающих моментов по длине лопасти проводилось с помощью тензорезисторов типа КФП1-20-10, установленных в пяти сечениях лопасти сверху и снизу и подключённых к тензометрической аппаратуре фирмы Брюль и Къер, состоящей из тензоиндикатора 1526 и устройства управления 1544. Тензоизме-рительная схема предварительно была статически тарирована по величине изгибающих моментов, получаемых, как произведение прикладываемой силы на и плечо относительно тарируемого тензодатчика. Непосредственно измеря-